- 匀变速直线运动的研究
- 共14248题
一个氢气球以5m/s2的加速度由静止从地面竖直上升,10s末从气球上面掉下一重物,忽略空气阻力,g取10m/s2,求:
(1)此重物最高可上升到距离地面多高处?
(2)此重物从氢气球上掉下后,经多长时间落回地面?
正确答案
解:(1)10s末重物的速度为:v=at=5×10=50m/s
10s内上升的高度为:h=at2=
×5×102=250m,
从气球脱离后上升的高度为:h′==
=125m,
则距离地面的最大高度为:H=250m+125m=375m;
(2)物体从气球上脱落后上升所用时间:t′==
=5s,
设从最高点下落到地面的时间为t″,则:
H=gt″2,即375m=
×10×t″2,
解得:t″≈8.66s,
则t总=5s+8.66s=13.66s
答:(1)此重物最高可上升到距地面375m高除;
(2)此重物从气球上掉下后,经13.66s时间落回地面.
解析
解:(1)10s末重物的速度为:v=at=5×10=50m/s
10s内上升的高度为:h=at2=
×5×102=250m,
从气球脱离后上升的高度为:h′==
=125m,
则距离地面的最大高度为:H=250m+125m=375m;
(2)物体从气球上脱落后上升所用时间:t′==
=5s,
设从最高点下落到地面的时间为t″,则:
H=gt″2,即375m=
×10×t″2,
解得:t″≈8.66s,
则t总=5s+8.66s=13.66s
答:(1)此重物最高可上升到距地面375m高除;
(2)此重物从气球上掉下后,经13.66s时间落回地面.
气球以10m/s2加速度由静止从地面竖直上升,10s末从上面掉出一重物,此重物最高可上升到多少?从气球上掉出之后经多少时间落回地面?
正确答案
解:(1)前10s物体做初速度为零的匀加速直线运动,加速度a=10m/s2,方向向上.
10s末气球与重物的速度为:v=at1=100m/s
位移为x1==500m
重物掉出后以100m/s的初速度做竖直上抛运动,上升的高度为h==500m
故此重物最高可上升H=x1+h=1000m
(2)由竖直上抛运动规律,有-x1=vt2-gt22,即
-500=100t2-5t22
解得,t2=(10+10)s
答:此重物最高可上升到1000m,从气球上掉出之后经(10+10)s时间落回地面.
解析
解:(1)前10s物体做初速度为零的匀加速直线运动,加速度a=10m/s2,方向向上.
10s末气球与重物的速度为:v=at1=100m/s
位移为x1==500m
重物掉出后以100m/s的初速度做竖直上抛运动,上升的高度为h==500m
故此重物最高可上升H=x1+h=1000m
(2)由竖直上抛运动规律,有-x1=vt2-gt22,即
-500=100t2-5t22
解得,t2=(10+10)s
答:此重物最高可上升到1000m,从气球上掉出之后经(10+10)s时间落回地面.
一同学以40m/s向上斜抛一块石头,抛掷方向与水平成45°角.求石头所能达到的最高高度.
正确答案
解:以初速度v0=20m/s斜向上抛出一物体,初速度的方向与水平方向成45°角,故:
竖直方向初速度:
则石头所能达到的最高高度:;
答:石头所能达到的最高高度为40m.
解析
解:以初速度v0=20m/s斜向上抛出一物体,初速度的方向与水平方向成45°角,故:
竖直方向初速度:
则石头所能达到的最高高度:;
答:石头所能达到的最高高度为40m.
立定跳起摸高是中学生常进行的一项体育运动.某同学升高1.80m,站立举手到达的高度为2.20m,他起跳后能摸到的最大高度为2.60m,问他的起跳速度是多大?
正确答案
解:该同学做竖直上抛运动,位移:h=2.60m-2.20m=0.40m;
根据速度位移公式,有:
解得:
v0==
=2
m/s
答:他的起跳速度是2m/s.
解析
解:该同学做竖直上抛运动,位移:h=2.60m-2.20m=0.40m;
根据速度位移公式,有:
解得:
v0==
=2
m/s
答:他的起跳速度是2m/s.
甲、乙两名同学分别乘坐两只热气球,甲以速度v0=4m/s匀速上升.在距离乙同学h0=24m时,乙在甲的正下方从地面静止开始匀加速上升,加速度a=0.2m/s2.经过t=10s,甲释放一个重物,已知甲、乙均可以视为质点,不计空气阻力,g取10m/s2,问:
(1)甲释放重物时,甲、乙之间的距离是多少?
(2)甲释放重物后,重物经过多长时间落至地面?
(3)甲释放重物后,不再匀速上升,而是以加速度a′=0.1m/s2匀加速上升,则再经过多长时间甲、乙距离最远?最远距离是多少?
正确答案
解:(1)甲乙之间的距离
代入数据解得△h=54m
(2)此时甲距离地面高h1=v0t+h0═4×10+24m=64m,
代入数据得t1=4s或t1=-3.2s(舍)
(3)此时乙的速度为v=at=2m/s
当经过时间t′,甲、乙速度相等时,距离最远v0+a‘t'=v+at'
代入数据解得t′=20s
△hm=h甲-h乙+△h
代入数据解得△hm=74m.
答:(1)甲释放重物时,甲、乙之间的距离是54m;
(2)甲释放重物后,重物经过4s时间落至地面;
(3)经过20s相距最远,最远距离为74m.
解析
解:(1)甲乙之间的距离
代入数据解得△h=54m
(2)此时甲距离地面高h1=v0t+h0═4×10+24m=64m,
代入数据得t1=4s或t1=-3.2s(舍)
(3)此时乙的速度为v=at=2m/s
当经过时间t′,甲、乙速度相等时,距离最远v0+a‘t'=v+at'
代入数据解得t′=20s
△hm=h甲-h乙+△h
代入数据解得△hm=74m.
答:(1)甲释放重物时,甲、乙之间的距离是54m;
(2)甲释放重物后,重物经过4s时间落至地面;
(3)经过20s相距最远,最远距离为74m.
某人在地面上以20m/s的速度竖直向上抛出一个石块,石块运动到离抛出点15m处所经历的时间是多少?(空气阻力不计,g=10m/s2).
正确答案
解:取竖直向上方向为正方向,当石块运动到抛出点上方离抛出点15m时,位移为x=15m,由
代入得:=15
解得:t1=1s,t2=3s
答:石块运动到离抛出点15m处所经历的时间是1s,或3s.
解析
解:取竖直向上方向为正方向,当石块运动到抛出点上方离抛出点15m时,位移为x=15m,由
代入得:=15
解得:t1=1s,t2=3s
答:石块运动到离抛出点15m处所经历的时间是1s,或3s.
一个物体在距地面1m处以初速度4m/s竖直向上抛出,忽略空气阻力.求:
(1)物体落地时的速度.(g=10m/s2)
(2)物体到何处时,物体动能与势能相等.
正确答案
解:(1)设物体的位移为H=-1m,则有
v2=-2gH,得 v=
=
=6m/s
(2)设在抛出点上方h高处,它的重力势能等于动能,根据机械能守恒定律得
mv02+mgh1=mgh+
mv2
又 mgh=mv2
联立得 mv
+mgh1=2mgh
解得 h=0.9m
答:
(1)物体落地时的速度为6m/s;
(2)物体到0.9m时,物体动能与势能相等.
解析
解:(1)设物体的位移为H=-1m,则有
v2=-2gH,得 v=
=
=6m/s
(2)设在抛出点上方h高处,它的重力势能等于动能,根据机械能守恒定律得
mv02+mgh1=mgh+
mv2
又 mgh=mv2
联立得 mv
+mgh1=2mgh
解得 h=0.9m
答:
(1)物体落地时的速度为6m/s;
(2)物体到0.9m时,物体动能与势能相等.
在距地面25m高处以20m/s的初速度竖直上抛一小球,试求:
(1)小球能上升的最大高度,
(2)抛出后经多长时间小球经过抛出点上方15m处,
(3)从抛出到落地所需的时间.
正确答案
解:(1)设初速度为V0,据题意:上升高度h==
=20m,
(2)根据位移公式x=v0t+at2可得
15=20t-×10t2.
所以解得t=1s,或t=3s,
(3)上升时间:t1==
s=2s,
由H+h=gt22,
解得下落时间:t2=3s,
所以总时间为T=2+3=5s.
(1)小球能上升的最大高度为20m,
(2)抛出后小球经过抛出点上方15m处的时间为1s或3s,
(3)从抛出到落地所需的时间为5s.
解析
解:(1)设初速度为V0,据题意:上升高度h==
=20m,
(2)根据位移公式x=v0t+at2可得
15=20t-×10t2.
所以解得t=1s,或t=3s,
(3)上升时间:t1==
s=2s,
由H+h=gt22,
解得下落时间:t2=3s,
所以总时间为T=2+3=5s.
(1)小球能上升的最大高度为20m,
(2)抛出后小球经过抛出点上方15m处的时间为1s或3s,
(3)从抛出到落地所需的时间为5s.
原地起跳“摸高”是体育课中一项活动.小明同身高1.72m,体重60kg,原地站立时举手摸高达2.14m.在起跳摸高时,他先蹲下,然后开始用力蹬地,经0.4s竖直跳起离开地面,他起跳摸高的最大高度达到2.59m,不计空气阻力,取g=10m/s2,求:小明蹬地过程中对地的平均蹬力的大小.
正确答案
解:竖直上抛的高度△h=2.59-2.14m=0.45m,
根据v2=2g△h得,v=.
则离开地面过程中的加速度a=,
根据牛顿第二定律得,F-mg=ma,
解得F=mg+ma=600+60×7.5N═1050N.
答:小明蹬地过程中对地的平均蹬力的大小为1050N.
解析
解:竖直上抛的高度△h=2.59-2.14m=0.45m,
根据v2=2g△h得,v=.
则离开地面过程中的加速度a=,
根据牛顿第二定律得,F-mg=ma,
解得F=mg+ma=600+60×7.5N═1050N.
答:小明蹬地过程中对地的平均蹬力的大小为1050N.
蹦床运动员正在训练大厅内训练,大厅内蹦床的床面到天花板的距离是7.6m,在蹦床运动的训练室内的墙壁上张贴着一面宽度为1.6m的旗帜.身高1.6m的运动员头部最高能够上升到距离天花板1m的位置.在自由下落过程中,运动员通过整面旗帜的时间是0.4s,重力加速度为10m/s2,设运动员上升和下落过程中身体都是挺直的,求:
(1)运动员竖直起跳的速度;
(2)运动员下落时的身体通过整幅旗帜过程中的平均速度;
(3)旗帜的上边缘到天花板的距离.
正确答案
解:(1)运动员上升的最大位移为:
h=7.6-1.6-1=5m;
根据速度位移关系公式,有:
v2=2gh
解得:
v=
(2)运动员通过整面旗帜的时间是0.4s,位移为:
△x=1.6+1.6=3.2m
故平均速度为:
(3)平均速度等于中间时刻的瞬时速度,故该0.4s中间时刻的速度为8m/s;
运动员从跳起到该时刻的时间间隔为:
t=
由于t=,故开始时旗帜的下边缘与人头部等高,为1.6m;
故旗帜的上边缘高度为3.2m高,而大厅内蹦床的床面到天花板的距离是7.6m,故旗帜的上边缘到天花板的距离为:7.6m-3.2m=4.4m
答:(1)运动员竖直起跳的速度为10m/s;
(2)运动员下落时的身体通过整幅旗帜过程中的平均速度为8m/s;
(3)旗帜的上边缘到天花板的距离为4.4m.
解析
解:(1)运动员上升的最大位移为:
h=7.6-1.6-1=5m;
根据速度位移关系公式,有:
v2=2gh
解得:
v=
(2)运动员通过整面旗帜的时间是0.4s,位移为:
△x=1.6+1.6=3.2m
故平均速度为:
(3)平均速度等于中间时刻的瞬时速度,故该0.4s中间时刻的速度为8m/s;
运动员从跳起到该时刻的时间间隔为:
t=
由于t=,故开始时旗帜的下边缘与人头部等高,为1.6m;
故旗帜的上边缘高度为3.2m高,而大厅内蹦床的床面到天花板的距离是7.6m,故旗帜的上边缘到天花板的距离为:7.6m-3.2m=4.4m
答:(1)运动员竖直起跳的速度为10m/s;
(2)运动员下落时的身体通过整幅旗帜过程中的平均速度为8m/s;
(3)旗帜的上边缘到天花板的距离为4.4m.
从A处自由释放一个弹性球,与水平地面一次碰撞后等速率竖直反弹,在B处被接住,总的运动时间为2.2s.已知球在被接住前1s内(在反弹后)通过的位移大小为3m,方向竖直向上,不计空气阻力,g取10m/s2,试求A处距离地面的高度.
正确答案
解:接在1s内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,即接住前0.5s时的速度,需要按方向向上和方向向下讨论:
Ⅰ.若此时的速度向上,则接球时的速度:v=v0-g×0.5=3-10×0.5=-2m/s
负号表示方向向下;
所以小球从最高点向下运动的时间:s
则小球从A点开始到返回A点的过程中所用的时间是2.0s,结合运动的对称性可知,小球从A到落地的过程的时间是1s,所以下落的高度:
m
Ⅱ.若此时的速度向下,则接球时的速度:v=v0+g×0.5=3+10×0.5=8m/s
所以小球从最高点向下运动的时间:s
则小球从A点开始到返回A点的过程中所用的时间是2.2-0.8=1.4s<2t′
这显然是不可能的,与题目相矛盾.
答:A处距离地面的高度是5m.
解析
解:接在1s内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,即接住前0.5s时的速度,需要按方向向上和方向向下讨论:
Ⅰ.若此时的速度向上,则接球时的速度:v=v0-g×0.5=3-10×0.5=-2m/s
负号表示方向向下;
所以小球从最高点向下运动的时间:s
则小球从A点开始到返回A点的过程中所用的时间是2.0s,结合运动的对称性可知,小球从A到落地的过程的时间是1s,所以下落的高度:
m
Ⅱ.若此时的速度向下,则接球时的速度:v=v0+g×0.5=3+10×0.5=8m/s
所以小球从最高点向下运动的时间:s
则小球从A点开始到返回A点的过程中所用的时间是2.2-0.8=1.4s<2t′
这显然是不可能的,与题目相矛盾.
答:A处距离地面的高度是5m.
已知某地重力加速度为g.现在地面上以初速度2V0竖直向上抛出一物体A后,又以初速V0同地点竖直上抛另一物体B.(不考虑空气阻力) 问:
(1)A球能上升的最大高度
(2)若要使两物体能在空中相遇,则两物体抛出的时间间隔△t必须满足什么条件?
正确答案
解:(1)设A物体上升的最大高度为H,则有
H==
(2)A在空中运动的总时间为 t1==
;
B在空中运动的总时间为 t2=
要使两物体能在空中相遇,则两物体抛出的时间间隔△t必须满足:
t1-t2<△t<t1
解得:<△t<
答:
(1)A球能上升的最大高度是.
(2)若要使两物体能在空中相遇,则两物体抛出的时间间隔△t必须满足:<△t<
.
解析
解:(1)设A物体上升的最大高度为H,则有
H==
(2)A在空中运动的总时间为 t1==
;
B在空中运动的总时间为 t2=
要使两物体能在空中相遇,则两物体抛出的时间间隔△t必须满足:
t1-t2<△t<t1
解得:<△t<
答:
(1)A球能上升的最大高度是.
(2)若要使两物体能在空中相遇,则两物体抛出的时间间隔△t必须满足:<△t<
.
如图所示,一固定的契形木块,其斜面的倾角θ=37°,另一边与地面垂直,顶上有一定滑轮,一柔软的细绳跨过定滑轮,两端分别与物块A和B连接,A的质量为6m,B的质量为m.开始时将B按在地上不动,然后放开让A沿斜面下滑而B上升.当A沿斜面下滑S距离后,细线突然断了.细线断开后B又上升了0.2S后速度变为0,求A与斜面间的动摩擦因数.
正确答案
解:对于A沿斜面下滑S距离的过程,由A、B组成的系统根据动能定理得:
(6mgsin37°)S-μ•6mgcos37°•S-mgS=…①
细线断了B上升时,根据机械能守恒得:mg×0.2S=…②
联立解得:μ=0.25
答:A与斜面间的动摩擦因数为0.25.
解析
解:对于A沿斜面下滑S距离的过程,由A、B组成的系统根据动能定理得:
(6mgsin37°)S-μ•6mgcos37°•S-mgS=…①
细线断了B上升时,根据机械能守恒得:mg×0.2S=…②
联立解得:μ=0.25
答:A与斜面间的动摩擦因数为0.25.
在某一高度以v0=20m/s的初速度竖直上抛一个小球(不计空气阻力),g取10m/s2.求:
(1)小球上升过程经历的时间;
(2)小球上升的最大高度;
(3)当小球速度大小为10m/s时,小球运动的时间.
正确答案
解:(1)小球上升到最高点时的速度vt=0,由速度公式vt=v0-gt得t==
=2 s.
(2)小球上升的最大高度为H,由速度位移公式得H==
=20 m.
(3)根据竖直上抛运动的对称性可知,小球上升过程和下降过程到达相同点时速度大小相等,方向相反,设小球由最高点自由下落t时间速度vt=10 m/s,则t==1 s,所以小球速度大小为10 m/s所经历的时间为1 s和3 s.
答:(1)小球上升过程经历的时间为2s;
(2)小球上升的最大高度为20m;
(3)当小球速度大小为10m/s时,小球运动的时间可能为1s和3s.
解析
解:(1)小球上升到最高点时的速度vt=0,由速度公式vt=v0-gt得t==
=2 s.
(2)小球上升的最大高度为H,由速度位移公式得H==
=20 m.
(3)根据竖直上抛运动的对称性可知,小球上升过程和下降过程到达相同点时速度大小相等,方向相反,设小球由最高点自由下落t时间速度vt=10 m/s,则t==1 s,所以小球速度大小为10 m/s所经历的时间为1 s和3 s.
答:(1)小球上升过程经历的时间为2s;
(2)小球上升的最大高度为20m;
(3)当小球速度大小为10m/s时,小球运动的时间可能为1s和3s.
一个质量为m的物体被竖直向上抛出,在空气运动过程,所受的空气阻大小为f,求该物体在上升和下降过程中的加速度.
正确答案
解:根据受力分析和F=ma知
上升过程中的加速度为:a1=
下降过程中的加速度为:a2=
答:上升过程中的加速度,下降过程中的加速度
.
解析
解:根据受力分析和F=ma知
上升过程中的加速度为:a1=
下降过程中的加速度为:a2=
答:上升过程中的加速度,下降过程中的加速度
.
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